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网络基础之网络协议

时间:2018-11-07 14:04:17      阅读:216      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:运行   最大   本机   地址   eth   编号   style   inf   ethernet   

一.操作系统

    操作系统:(Operating System,简称OS)是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序,是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件,任何其他软件都必须在操作系

统的支持下才能运行。

注:计算机(硬件)->os->应用软件

二.网络通信原理

  2.1 互联网的本质就是一系列的网络协议

一个机器和另一个机器的媒介是internet

结论:英语成为世界上所有人通信的统一标准,如果把计算机看成分布于世界各地的人,那么连接两台计算机之间的internet实际上就是

一系列统一的标准,这些标准称之为互联网协议,互联网的本质就是一系列的协议,总称为‘互联网协议’(Internet Protocol Suite).

互联网协议的功能:定义计算机如何接入internet,以及接入internet的计算机通信的标准。

2.2 osi七层协议

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2.3 网络的一系列协议

数据链路层:

1.以太网协议:

早期的时候各个公司都有自己的分组方式,后来形成了统一的标准,即以太网协议ethernet

ethernet规定

  • 一组电信号构成一个数据包,叫做‘帧’
  • 每一数据帧分成:报头head和数据data两部分
head                        data        

 

 

head包含:(固定18个字节)

  • 发送者/源地址,6个字节
  • 接收者/目标地址,6个字节
  • 数据类型,6个字节

data包含:(最短46字节,最长1500字节)

  • 数据包的具体内容

head长度+data长度=最短64字节,最长1518字节,超过最大限制就分片发送

2.mac地址:每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址,长度为48位2进制,通常由12位16进制数表示(前六位是厂商编号,后六位是流水线号)

 

3.广播:有了mac地址,同一网络内的两台主机就可以通信了(一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址)

          ethernet采用最原始的方式,广播的方式进行通信,即计算机通信基本靠吼

网络层:

 

1.IP协议:

 

  • 规定网络地址的协议叫ip协议,它定义的地址称之为ip地址,广泛采用的v4版本即ipv4,它规定网络地址由32位2进制表示
  • 范围0.0.0.0-255.255.255.255
  • 一个ip地址通常写成四段十进制数,例:172.16.10.1

 

ip地址分成两部分

 

  • 网络部分:标识子网
  • 主机部分:标识主机

 

注意:单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类,从网络部分或主机部分都无法辨识一个ip所处的子网

 

例:172.16.10.1与172.16.10.2并不能确定二者处于同一子网

 

2.子网掩码

 

所谓”子网掩码”,就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址,也是一个32位二进制数字,它的网络部分全部为1,主机部分全部为0。比如,IP地址172.16.10.1,如果已知网络部分是前24位,主机部分是后8位,那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000,写成十进制就是255.255.255.0。

 

 

 

知道”子网掩码”,我们就能判断,任意两个IP地址是否处在同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算(两个数位都为1,运算结果为1,否则为0),然后比较结果是否相同,如果是的话,就表明它们在同一个子网络中,否则就不是。

 

 

 

比如,已知IP地址172.16.10.1和172.16.10.2的子网掩码都是255.255.255.0,请问它们是否在同一个子网络?两者与子网掩码分别进行AND运算,

 

172.16.10.1:10101100.00010000.00001010.000000001

 

255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

 

AND运算得网络地址结果:10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

 

 

 

172.16.10.2:10101100.00010000.00001010.000000010

 

255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

 

AND运算得网络地址结果:10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

 

结果都是172.16.10.0,因此它们在同一个子网络。

 

总结一下,IP协议的作用主要有两个,一个是为每一台计算机分配IP地址,另一个是确定哪些地址在同一个子网络。

 

3.ip数据包

 

ip数据包也分为head和data部分,无须为ip包定义单独的栏位,直接放入以太网包的data部分

 

 

 

head:长度为20到60字节

 

data:最长为65,515字节。

 

而以太网数据包的”数据”部分,最长只有1500字节。因此,如果IP数据包超过了1500字节,它就需要分割成几个以太网数据包,分开发送了。

 

 

 

以太网头                ip 头                                     ip数据                                

 

 

 

 

 

 4.ARP协议

 

arp协议由来:计算机通信基本靠吼,即广播的方式,所有上层的包到最后都要封装上以太网头,然后通过以太网协议发送,在谈及以太网协议时候,我门了解到

 

通信是基于mac的广播方式实现,计算机在发包时,获取自身的mac是容易的,如何获取目标主机的mac,就需要通过arp协议

 

arp协议功能:广播的方式发送数据包,获取目标主机的mac地址

 

 

 

协议工作方式:每台主机ip都是已知的

 

例如:主机172.16.10.10/24访问172.16.10.11/24

 

一:首先通过ip地址和子网掩码区分出自己所处的子网

 

场景 数据包地址
同一子网 目标主机mac,目标主机ip
不同子网 网关mac,目标主机ip

 

 

 

 

 

 

 

二:分析172.16.10.10/24与172.16.10.11/24处于同一网络(如果不是同一网络,那么下表中目标ip为172.16.10.1,通过arp获取的是网关的mac)

 

  源mac 目标mac 源ip 目标ip 数据部分
发送端主机 发送端mac FF:FF:FF:FF:FF:FF 172.16.10.10/24 172.16.10.11/24 数据

 

 

 

 

 

三:这个包会以广播的方式在发送端所处的自网内传输,所有主机接收后拆开包,发现目标ip为自己的,就响应,返回自己的mac

 

 

 

三.网络通信流程

 

1.本机获取

 

  • 本机的IP地址:192.168.1.100
  • 子网掩码:255.255.255.0
  • 网关的IP地址:192.168.1.1
  • DNS的IP地址:8.8.8.8

 

2.打开浏览器

想要访问Google,在地址栏输入了网址:www.google.com。

 

3.dns协议

(基于udp协议)

 

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13台根dns:

 

A.root-servers.net198.41.0.4美国 B.root-servers.net192.228.79.201美国(另支持IPv6) C.root-servers.net192.33.4.12法国 D.root-servers.net128.8.10.90美国 E.root-servers.net192.203.230.10美国 F.root-servers.net192.5.5.241美国(另支持IPv6) G.root-servers.net192.112.36.4美国 H.root-servers.net128.63.2.53美国(另支持IPv6) I.root-servers.net192.36.148.17瑞典 J.root-servers.net192.58.128.30美国 K.root-servers.net193.0.14.129英国(另支持IPv6) L.root-servers.net198.32.64.12美国 M.root-servers.net202.12.27.33日本(另支持IPv6)

 

 

 

域名定义:http://jingyan.baidu.com/article/1974b289a649daf4b1f774cb.html

 

顶级域名:以.com,.net,.org,.cn等等属于国际顶级域名,根据目前的国际互联网域名体系,国际顶级域名分为两类:类别顶级域名(gTLD)和地理顶级域名(ccTLD)两种。类别顶级域名是                    以"COM"、"NET"、"ORG"、"BIZ"、"INFO"等结尾的域名,均由国外公司负责管理。地理顶级域名是以国家或地区代码为结尾的域名,如"CN"代表中国,"UK"代表英国。地理顶级域名一般由各个国家或地区负责管理。

 

二级域名:二级域名是以顶级域名为基础的地理域名,比喻中国的二级域有,.com.cn,.net.cn,.org.cn,.gd.cn等.子域名是其父域名的子域名,比喻父域名是abc.com,子域名就是www.abc.com或者*.abc.com. 一般来说,二级域名是域名的一条记录,比如alidiedie.com是一个域名,www.alidiedie.com是其中比较常用的记录,一般默认是用这个,但是类似*.alidiedie.com的域名全部称作是alidiedie.com的二级

 

 

 

 

 

4.HTTP部分的内容

类似于下面这样:

 

 

 

GET / HTTP/1.1 Host: www.google.com Connection: keep-alive User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1) …… Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8 Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8 Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7,*;q=0.3 Cookie: … …

 

 

 

我们假定这个部分的长度为4960字节,它会被嵌在TCP数据包之中。

 

 

 

5 TCP协议

 

 

 

TCP数据包需要设置端口,接收方(Google)的HTTP端口默认是80,发送方(本机)的端口是一个随机生成的1024-65535之间的整数,假定为51775。

 

TCP数据包的标头长度为20字节,加上嵌入HTTP的数据包,总长度变为4980字节。

 

 

 

6 IP协议

 

 

 

然后,TCP数据包再嵌入IP数据包。IP数据包需要设置双方的IP地址,这是已知的,发送方是192.168.1.100(本机),接收方是172.194.72.105(Google)。

 

IP数据包的标头长度为20字节,加上嵌入的TCP数据包,总长度变为5000字节。

 

 

 

7 以太网协议

 

 

 

最后,IP数据包嵌入以太网数据包。以太网数据包需要设置双方的MAC地址,发送方为本机的网卡MAC地址,接收方为网关192.168.1.1的MAC地址(通过ARP协议得到)。

 

以太网数据包的数据部分,最大长度为1500字节,而现在的IP数据包长度为5000字节。因此,IP数据包必须分割成四个包。因为每个包都有自己的IP标头(20字节),所以四个包的IP数据包的长度分别为1500、1500、1500、560。

 

 

 

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8 服务器端响应

 

 

 

经过多个网关的转发,Google的服务器172.194.72.105,收到了这四个以太网数据包。

 

根据IP标头的序号,Google将四个包拼起来,取出完整的TCP数据包,然后读出里面的”HTTP请求”,接着做出”HTTP响应”,再用TCP协议发回来。

 

本机收到HTTP响应以后,就可以将网页显示出来,完成一次网络通信。

 

网络基础之网络协议

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原文地址:https://www.cnblogs.com/ms520/p/9921984.html

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